Tömegközépponti rendszer

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Jump to navigation Jump to search

Tömegközépponti rendszernek hívjuk a fizikában azt az inerciarendszert, amelyben a rendszert alkotó részek (tömegek, részecskék) teljes impulzusa nulla. Ez az a vonatkoztatási rendszer, amelyben a rendszer tömegközéppontja nyugalomban van.

Általános tulajdonságok[szerkesztés]

Klasszikus fizika[szerkesztés]

N tömegpont esetén, amelyek tömege és sebessége rendre mi és vi (i=1,2,...,N), a rendszer tömegközéppontjának sebessége:

Ha egy Galilei-transzformációt végzünk ezzel a sebességgel úgy, hogy a kapott tömegközépponti rendszerben a tömegpontok sebessége

legyen, akkor ebben a rendszerben a részecskék teljes impulzusa nulla lesz:

Speciális relativitáselmélet[szerkesztés]

A speciális relativitáselméletben a tömeg, energia és impulzus között a következő összefüggés van:

Lorentz-transzformáció hatására az új vonatkoztatási rendszerben is érvényes marad ez a kifejezés az új mennyiségek között, sőt a tömeg értéke is változatlan marad. Ezért az ebben a kifejezésben szereplő tömeget invariáns tömegnek hívjuk. A speciális relativitáselmélet más tömegfogalmat nem is használ, a „relativisztikus tömeg” a fenti összefüggés energiatagjának felel meg, ezért helyette mindig energiáról beszélünk.

A fenti kifejezés N részecske esetén is érvényes marad a következőképpen:

ahol M a teljes rendszer invariáns tömege. Ha a tömegközépponti rendszerre térünk át, ahol az impulzusok összege nulla, akkor

látjuk, hogy a teljes rendszer invariáns tömege egy állandó szorzótól eltekintve a tömegközépponti rendszer teljes energiájával egyezik meg, amelyet egyszerűen tömegközépponti energiának hívunk.

Kétrészecske-rendszer[szerkesztés]

Részecskefizikai kísérletekben és részecskegyorsítók tervezésekor különös jelentősége van a két részecske esetének.[1]

ahol βi=vi/c, θ pedig a két részecske impulzusa által bezárt szög.

Abban a rendszerben, amelyikben a második részecske nyugalomban van, azaz az úgynevezett labor rendszerben:

Ezt a kifejezést használhatjuk annak meghatározására, hogy milyen energiájú beeső nyalábra van szükségünk álló céltárgyas kísérletben, ha valamekkora tömegközépponti energiát el akarunk érni. Az utóbbi határozza meg ugyanis az elérhető fizikai célokat.

Jegyzetek[szerkesztés]

Források[szerkesztés]

További információk[szerkesztés]